25.4 ค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด และโจทย์ปัญหา
จุดยอดคือจุดที่กราฟเลี้ยวกลับ จึงเป็นจุดที่ค่า มากที่สุดหรือน้อยที่สุดด้วย โจทย์ที่ถามว่า "มากที่สุดเท่าไร" หรือ "น้อยที่สุดเท่าไร" จึงกลายเป็นโจทย์หาจุดยอด ถ้าเขียนสิ่งที่ถามเป็นฟังก์ชันกำลังสองได้
สมบัติ
ฟังก์ชัน
- ถ้า มีค่าต่ำสุดเท่ากับ เมื่อ และไม่มีค่าสูงสุด
- ถ้า มีค่าสูงสุดเท่ากับ เมื่อ และไม่มีค่าต่ำสุด
เหตุผลคือ มีค่าน้อยที่สุดเป็น ที่ ค่าอื่นเป็นบวกทั้งหมด ถ้า การบวกค่าบวกเข้าไปทำให้ โตขึ้นได้เรื่อยๆ จึงไม่มีค่าสูงสุด แต่ต่ำกว่า ไม่ได้
ขั้นตอนทำโจทย์
- ตั้งตัวแปรแทนสิ่งที่เปลี่ยนได้ เขียนให้ชัดว่าหมายถึงอะไรและหน่วยอะไร
- เขียนสิ่งที่โจทย์ถามให้มากที่สุดหรือน้อยที่สุด เป็นฟังก์ชันของตัวแปรนั้น
- หาจุดยอด ด้วยกำลังสองสมบูรณ์ หรือทางลัด
- ตอบให้ตรงคำถาม พร้อมหน่วย และตรวจว่าค่าที่ได้เป็นไปได้จริง เช่น ความยาวต้องไม่ติดลบ
ลูกบอลขึ้นไปสูงสุดเท่าไร
ตัวอย่าง 1
ลูกบอลจากหน้า 25.1 มีความสูง เมตร เมื่อเวลาผ่านไป วินาที ลูกบอลขึ้นไปสูงสุดกี่เมตร และถึงจุดสูงสุดเมื่อไร
- เรียงใหม่ มี กราฟคว่ำลง จึงมีค่าสูงสุด
- ดึง ออก เติมให้ครบกำลังสอง
- คูณเข้าไป
- จุดยอดคือ ลูกบอลขึ้นไปสูงสุด 21 เมตร เมื่อเวลาผ่านไป 2 วินาที ตรงกับตารางในหน้า 25.1
ล้อมรั้วให้ได้พื้นที่มากที่สุด
มีรั้วยาว 40 เมตร จะล้อมแปลงผักรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าติดกำแพงบ้าน ด้านที่ติดกำแพงไม่ต้องใช้รั้ว ถ้าให้ด้านกว้างที่ตั้งฉากกับกำแพงยาว เมตร รั้วสองด้านนี้ใช้ไป เมตร เหลือเป็นด้านยาว เมตร
ก่อนคำนวณ ลองลากจุดบนกราฟของพื้นที่ข้างล่าง หาด้วยตาก่อนว่ากว้างเท่าไรได้พื้นที่มากที่สุด
แกนนอนคือความกว้าง เมตร แกนตั้งคือพื้นที่เป็นตารางเมตร
ตัวอย่าง 2
ด้านกว้างต้องยาวเท่าไรจึงได้พื้นที่มากที่สุด และพื้นที่มากที่สุดเป็นเท่าไร
- พื้นที่ ตารางเมตร โดย เพราะด้านยาวต้องมากกว่าศูนย์
- ดึง ออก
- ได้ มี จึงมีค่าสูงสุด 200 เมื่อ
- ด้านกว้าง 10 เมตร ด้านยาว เมตร ได้พื้นที่มากที่สุด 200 ตารางเมตร และ อยู่ในช่วงที่เป็นไปได้
ตั้งราคาให้ได้รายรับมากที่สุด
ตัวอย่าง 3
ร้านชานมขายแก้วละ 40 บาท ขายได้วันละ 100 แก้ว เจ้าของร้านสังเกตว่าขึ้นราคาทุก 1 บาท จะขายได้น้อยลงวันละ 2 แก้ว ควรตั้งราคาแก้วละเท่าไรจึงได้รายรับมากที่สุด
- ให้ขึ้นราคา บาท ราคาแก้วละ บาท ขายได้ แก้ว
- รายรับ บาท
- จัดรูป
- รายรับมากที่สุด 4050 บาทเมื่อ คำถามถามราคา จึงตอบว่าตั้งราคาแก้วละ บาท
ขั้นสุดท้ายของตัวอย่างนี้คือจุดที่พลาดกันบ่อย หาจุดยอดได้ แล้วตอบว่า 5 บาท ทั้งที่ คือราคาที่ขึ้น ไม่ใช่ราคาขาย ก่อนตอบให้กลับไปอ่านว่าตั้งตัวแปรไว้ว่าอะไร
ลองคิดก่อน
จำนวนสองจำนวนบวกกันได้ 20 ผลคูณของสองจำนวนนี้มากที่สุดเท่าไร
ดูคำตอบ
ให้จำนวนหนึ่งเป็น อีกจำนวนเป็น ผลคูณ มากที่สุด 100 เมื่อทั้งสองจำนวนเป็น 10
สรุป
- ค่าสูงสุดหรือต่ำสุดของฟังก์ชันกำลังสองคือค่า ของจุดยอด
- มีแต่ค่าต่ำสุด มีแต่ค่าสูงสุด
- โจทย์ปัญหา ตั้งตัวแปร เขียนฟังก์ชัน หาจุดยอด แล้วตอบให้ตรงคำถามพร้อมหน่วย